AGE-RELATED PECULIARITIES OF THE HYPOTHALAMO-HYPOPHYSEOADRENAL SYSTEM IN CHRONIC HETEROTYPIC STRESS

Full Text

Хронический стресс повышает экспрессию зации активности ГГНС, способных предотвракортиколиберина (КРФ) в гипоталамусе, прежде тить развитие постстрессовых психоневрологивсего в нейронах мелкоклеточной части его пара-ческих нарушений [11, 15]. Описаны возрастные вентрикулярного ядра (ПВЯ), что вызывает акти-особенности адаптационных изменений в ГГНС вацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой в экспериментальных моделях гомотипическосистемы (ГГНС) с усилением выработки адре-го стресса (с использованием одного стрессора) нокортикотропного гормона (АКТГ) передней [1, 13]. В современной экспериментальной медидолей гипофиза и может провоцировать развитие цине получила распространение гетеротипичетревожно-депрессивных состояний [4, 7, 12]. При ская модель стресса с меняющимися стрессорами этом, происходит нарушение глюкокортикоид-[8, 14], исследования ГГНС в возрастном аспекте ной обратной связи, вызванное подавлением экс-с использованием такой модели единичны [5, 7]. прессии рецепторов глюкокортикоидов в голов-Цель настоящей работы - сравнительная морном мозгу [10, 15]. В настоящее время активно фофункциональная оценка связанных со стрессом ведутся поиски эффективных средств нормали-изменений в различных звеньях ГГНС у экспериментальных животных разных возрастных групп с учетом поведенческих реакций. Материал и методы. Исследование проведено в соответствии с заключением Этического комитета по контролю за использованием экспериментальных животных в научных исследованиях медицинского факультета Университета технологии МАРА от 12 ноября 2008 г. В работе использованы крысы-самцы породы Спрей-Доули молодые (3 мес) и половозрелые (6 мес), а также стареющие (12 мес) - по 12 особей в каждой группе (по 6 в контрольной и экспериментальной подгруппах). Экспериментальных животных подвергали действию гетеротипического непредсказуемого стресса ежедневно по 5 ч в течение 7 сут [8]. Животных содержали в стандартных виварных условиях при температуре 20±2 ºСс доступом к воде и пище ad libitum. По окончании последнего стрессорного воздействия проводили оценку поведенческих реакций с помощью теста открытого поля, приподнятого крестообразного лабиринта и предпочтения для питья раствора сахарозы, которые позволяют оценивать уровень тревожности, исследовательскую и двигательную активность животных [3]. Общее число пересечений в открытом поле характеризует двигательную активность, а доля пересечений периферических квадратов по отношению к общему числу пересечений определяется как индекс тревожности [6]. После проведения поведенческих тестов анестезированных животных декапитировали; гипоталамус, гипофиз и надпочечники фиксировали формалином и после стандартной обработки заливали в парафин. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином - эозином и иммуногистохимически с применением антител к КРФ (Сигма, США) - для гипоталамуса (разведение 1:50), АКТГ (ДАКО, Дания) - для гипофиза (разведение 1:100), каспазы-3 (Сигма, США) - маркер апоптоза (разведение 1:50)), РСNA (Серотек, США) - маркер пролиферации (разведение 1:100), ED1 (Серотек, США) - маркер зрелых макрофагов (разведение 1:100) стрептавидин-биотин-пероксидазным методом с визуализацией диаминобензидином в соответствии с рекомендациями производителей реактивов. Для определения удельной площади иммунопозитивных клеток проводили цифровой анализ с использованием анализатора изображений «Лейка 2140» (Leica, Германия) и программы «Leica QWin». Оценку статистической значимости полученных данных проводили по t-критерию Стьюдента. Результаты исследования. Хронический стресс снижал предпочтение раствора сахарозы у экспериментальных животных, причем эта тенденция обнаруживалась во всех возрастных группах с более высоким уровнем значимости у стареющих животных (рис. 1, a). Индекс тревожности имел тенденцию уменьшаться с возрастом и значимо увеличивался по сравнению с контролем при стрессе в исследованных возрастных группах, кроме стареющих животных (см. рис. 1, б). Пребывание в открытых рукавах приподнятого крестообразного лабиринта у стареющих животных было исходно более низким, чем у крыс других возрастных групп, и уменьшение его после стресса было минимальным по сравнению с таковым в других возрастных группах. Наибольшее снижение данного показателя отмечено у 3-и 6-месячных животных (см. рис. 1, в). Относительная масса надпочечников снижалась у контрольных животных с возрастом и значимо повышалась у крыс всех возрастных групп после стресса (рис. 2, а). Соотношение коркового и мозгового вещества незначительно возрастало у контрольных крыс с возрастом, а после стресса больше всего увеличивалось у стареющих животных и было максимальным (см. рис. 2, б). В аденогипофизе у экспериментальных животных всех возрастных групп по сравнению с контролем наблюдались микроциркуляторные нарушения в виде полнокровия капилляров и венул, гиперплазия базофильных эндокриноцитов, увеличение числа фолликулов и кист, наиболее отчетливо выраженное у стареющих особей, у которых также отмечалось незначительное увеличение доли АКТГ-иммунопозитивных клеток, в то время как у молодых и половозрелых животных она значимо возрастала (см. рис. 2, в; 3, а, б). Реакция на ED1 выявила неожиданно много крупных иммунопозитивных клеток в аденогипофизе с тенденцией к некоторому увеличению их числа с возрастом. После хронического стресса удельная площадь этих клеток значимо повышалась только у половозрелых и стареющих животных (см. рис. 2, г; 3, в, г). Количество РСNA-иммунопозитивных клеток после стресса имело тенденцию к повышению во всех возрастных группах (см. рис. 3, д, е). Стресс вызывал гипертрофию нейронов мелкоклеточной части ПВЯ. Удельная площадь КРФ-иммунопозитивных клеток в ПВЯ имела тенденцию к увеличению с возрастом, достигая максимальных значений у стареющих крыс; однако именно у последних нарастание данного показателя при стрессе было меньшим по сравнению с таковым в других возрастных группах (см. рис. 2, г; 3, ж, з). Обсуждение полученных данных. Организм современного человека в большей степени подвержен влиянию постоянно меняющихся (гетеротипических) стрессоров, закономерности активации ГГНС при которых значительно отличаются от привычных гомотипических моделей стресса с их закономерностями адаптации [13, 14]. Ранее нами были продемонстрированы особенности адаптации ГГНС у животных разных возрастных групп к хроническому гомотипическому стрессу, которые, как показало настоящее исследование, существенно отличаются от таковых при гетеротипическом стрессе у молодых и зрелых, но не у стареющих особей [2], что демонстрирует возрастные изменения пластичности ГГНС. Поведенческие реакции оценивались нами с применением наиболее информативных и чувствительных критериев тревожных и депрессивных состояний [3]. Снижение предпочтения для питья раствора сахарозы расценивается как ангедония - показатель депрессивного состояния экспериментальных животных. Сокращение пре бывания в открытых рукавах приподнятого крестообразного лабиринта является одним из самых достоверных критериев тревожного состояния. Полученные нами данные оценки поведенческих реакций показали, что у животных разных возрастных групп имели место различные проявления поведенческого дефицита при хроническом стрессе. В целом, у молодых и половозрелых животных отмечались изменения поведения, свидетельствующие о повышении уровня тревожности, в то время как у стареющих крыс преобладали изменения поведения, соответствующие депрессивноподобному состоянию. Полученные нами данные согласуются с наблюдениями других авторов [12], что и у животных с развившимся после стресса тревожным синдромом и у особей с депрессивными изменениями поведения отмечается повышение экспрессии КРФ в мелкоклеточной фракции ПВЯ гипоталамуса; выявленные нами при этом возрастные закономерности соотношения поведенческого дефицита и содержания КРФ позволяют определить снижение пластичности ГГНС при гетеротипическом стрессе с возрастом. Вместе с тем, несмотря на нарушение отрицательной обратной связи и диссоциации ГГНС в ее центральном звене, изменений, соответствующих посттравматическому синдрому с гипокортицизмом и атрофией коры надпочечников, отмеченных другими исследователями при хроническом стрессе, в том числе у старых животных [4, 13], в данной возрастной группе не наблюдается. Таким образом, особенности поведенческого дефицита у стареющих животных на фоне снижения пластичности ГГНС показывают связь последнего с закономерностями формирования стресс-индуцированной неврологической патологии [9]. Наше исследование продемонстрировало четкую стресс-модулированную, опосредованную возрастом динамику ED1-иммунореактивных клеток в аденогипофизе. Ранее нами была показана стресс-ассоциированная динамика другой макрофагальной клеточной популяции в аденогипофизе - фолликулозвездчатых клеток [2], которая имела сходную динамику у стареющих животных, и противонаправленную - в других возрастных группах, что подчеркивает их полифункциональность, играющую важную роль в пластичности ГГНС. В нашем иммуногистохимическом исследовании использована количественная оценка КРФиммунопозитивных нейронов в мелкоклеточной части ПВЯ гипоталамуса. Данный показатель является чрезвычайно важным для оценки функционального состояния ГГНС, так как дает возможность судить об эффективности отрицательной обратной связи, для чего необходимо сопоставление данного показателя с индексами активации других звеньев ГГНС. Как и в работах с определением уровня АКТГ и кортикостерона в крови, в результате наших исследований содержания гормонов в тканях было выявлено, что именно у стареющих животных показатели активации ГГНС отличаются высокой вариабельностью. Это позволяет учитывать полученные данные при оценке индивидуальных особенностей нейроэндокринного старения организма [1, 13]. Таким образом, предпринятое исследование, проведенное с применением разнообразных тестов активации ГГНС при хроническом гетеротипическом стрессе (поведенческих, морфологических, иммуногистохимических) позволило выявить закономерности адаптационных изменений на разных уровнях ГГНС в возрастном аспекте. Итак, хронический гетеротипический стресс индуцирует изменение диапазона фенотипически определенных адаптационных сдвигов в ГГНС, определяемое исходным возрастом экспериментальных животных и отражающееся в модификации поведенческой активности с формированием поведенческого дефицита в виде тревожных состояний у молодых и половозрелых животных и депрессивноподобного поведения в стареющем организме. Уровень экспрессии КРФ в ПВЯ гипоталамуса и ее связь с ответом периферического звена ГГНС характеризуют пластичность центрального звена ГГНС, которая определяется возрастом экспериментальных животных и влияет на поведенческую активность. В стареющем организме пластичность гипоталамического звена ГГНС значительно снижается, что подтверждается высокой экспрессией КРФ в гипоталамусе при стрессе на фоне сравнительно низкой экспрессии АКТГ в аденогипофизе и высокого уровня активности коры надпочечников, что свидетельствует о диссоциации ГГНС в ее центральном звене и предотвращении ее адаптивной десенситизации, характерной для молодых и половозрелых животных.

About the authors

V. V. Khlebnikov

International Islamic University Malaysia; Volgograd State Medical University

Email: zorina40@mail.ru

S. L. Kuznetsov

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University

D. A. Chernov

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University

A. M. Agrytskov

Volgograd State Medical University

A. Ahmad

International Technological University UiTM

M. N. K. Nor-Ashikin

International Technological University UiTM

Email: noras@salam.uitm.edu.my

M. Ullah

International Technological University UiTM

Email: muzammil@salam.uitm.edu.my

M. Yu. Kapitonova

International Technological University UiTM

Email: marinakapitonova@mail.ru

References

Supplementary files